浅谈特高压输电技术的发展.pdf

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1、 浅谈特高压输电技术的发展 针对当前发展特高压输电技术的必要性，分别从直流和交流输电两个方面介绍了特高压输电系统的主要特点，结合国内外特高压输电技术的发展现状，分析了我国特高压输电技术的发展趋势和前景。标签：高压输电;输电技术原理;高压直流 前言：高压输电技术是世界能源领域的重大前沿技术，开展高压輸电技术的研究，对促进电力工业和能源工业的可持续发展，对世界电力科技创新和能源保障体系建设具有重要意义。因此，在世界范围内，高压输电技术已得到了越来越多的机构和学者的关注。1.什么叫高压输电 从发电站发出的电能，一般都要通过输电线路送到各个用电地方。根据输送电能距离的远近，采用不同的高电压。从我国现在

2、的电力情况来看，送电距离在200300 公里时采用 220 千伏的电压输电;在 100 公里左右时采用 110 千伏;50公里左右采用 35 千伏;在 15 公里20 公里时采用 10 千伏，有的则用 6600 伏。输电电压在 110 千伏以上的线路，称为超高压输电线路。在远距离送电时，我国还有 500 千伏的超高压输电线路。2.为什么要高压输电 根据 P=UI，电压越高产生的电力浪费的也相对的越少，现在电力的材料是铜，他一个种导体，任何物质都会产生电阻，电阻就是电力浪费的主要原因，虽然说铜的电阻很小，也会产生浪费，况且铜的造价较高，主要是这个原因才使电线采用高压传输的方法，如果要打到物体没有

3、电阻是有办法的，达到绝对零度，就是零下 273，在这个温度下什么问题都能边成超导体，不过这样方法不能是实现，所以只能采用高压输电。3.高压输电的原理 高压输电原理可用欧姆定律解释.及电压=电流*电阻.或电流=电压/电阻.高压输电是要达到远距离输电的目的。这个输电的重任就落到金属导线上，任何金属都有电阻存在，而电阻与其材质，长度和切面有关，各中材质导电系数不同，长度越长电阻越大，切面越大电阻越小。为了达到高效率，远距离，节省成本输电的目的，就要用殴姆定律及电压，电流，电阻的关系来科学考虑其输电导线的成本。（包栝导线粗细，电杆，电线铁塔，电压绝缘材料等级等。）高压输电最后结果是达到最理想的安全，低

4、耗，节约，远距离输电的目的。任何发电厂发出的电，最高几千伏，要想高效远距离输电，就要利用电感应原理提高电压，变压器就是个电感器件。它能将电压变高或变低。一般是：电厂发出的电经变压器提高电压-输电线路-降低电压（额定用电电压）-用电负载.输电线路中，也有不同的高压存在，如 10KV.25KV.100KV 等，有几级就要用几级*2 台变压器。有大型变压器的地方该地就是变电所（站）。4.特高压输电方式：交流输电和直流输电 交流输电电压一般分为高压、超高压和特高压。国际上，高压（HV）通常指 35-220kV电压。超高压（EHV）通常指 330kV 及以上、1000kV 以下的电压。特高压（UHV）定

5、义为 1000kV 及以上电压。而对于直流输电而言，高压直流（HVDC）通常指的是600kV 及以下的直流输电电压，600kV 以上的电压称为特高压直流（UHVDC）。5.特高压输电技术 我国发展特高压输电指的是在现有 500kV 交流和500kV 直流之上采用更高一级的电压等级输电技术，包括 1000kV 级交流特高压和800kV 级直流特高压两部分，简称国家特高压骨干电网。从技术上看，采用800kV 特高压直流输电，线路中间无需落点，能够将大量电力直送大负荷中心;在交直流并列输电情况下，可利用双侧频率调制有效抑制区域性低频振荡，提高断面暂（动）稳极限;解决大受端电网短路电流超标问题。采用

6、1000kV交流输电，中间可以落点，具有电网功能;加强电网支撑大规模直流送电;从根本上解决大受端电网短路电流超标和500kV 线路输电能力低的问题，优化电网结构。从输电能力和稳定性能看，采用800kV 特高压直流输电，输电稳定性取决于受端电网有效短路比（ESCR）和有效惯性常数（Hdc）以及送端电网结构。采用 1000kV交流输电，输电能力取决于线路各支撑点的短路容量和输电线路距离（相邻两个变电站落点之间的距离）;输电稳定性（同步能力）取决于运行点的功角大小（线路两端功角差）。从需要注意的关键技术问题看，采用800kV 特高压直流输电，要注重受端电网静态无功功率平衡和动态无功功率备用及电压稳定

7、性问题，要注重多回直流馈入系统因同时换相失败引起的系统电压安全问题。采用 1000kV 交流输电，要注重运行方式变化时的交流系统调相调压问题;要注重严重故障条件下，相对薄弱断面大功率转移等问题;要注重大面积停电事故隐患及其预防措施。5.1 主要的技术差距 （1）现有高压/特高压直流工程都是采取与国外厂家合作的方式，其换流阀和直流场等设备核心技术均为国外垄断，国内基本上只能开展部分组装工作，国产化率始终无法大幅提升。（2）柔性直流输电技术和高压直流换流阀试验技术，则一直为国外厂家垄断和封锁，不进行任何技术转让。5.2 需要实现的目标 目前我国需要突破特高压直流输电、柔性直流输电成套装置和高压直流

8、换流阀试验等核心技术和装备，以全面实现高压直流输电装备的国产化。5.3 特高压直流输电产业市场规模 目前世界范围内已经规划的特高压直流输电工程约有 50 个，总容量达320GW以上，市场规模超过数千亿元。到2015年，世界范围内柔性直流输电工程的市场规模预计在1000亿元以上。随着新能源的快速发展和环境保护要求的提高，我国对柔性直流输电技术也呈现出强劲的市场需求。5.4特高压直流输电产业发展（1）特高压直流换流阀装备 中国电科院以特高压直流换流阀研制工作和试验能力建设为切入点，以系统分析、基本理论研究为依托，历经十年自主创新，六年集中攻关，完成了800kV/4750A 换流阀模块及阀塔的样机研

9、制，标志着中国电科院在特高压换流阀领域已经走在了世界前列，成为世界上掌握特高压直流换流阀核心技术的三家企业之一。（2）其它高压直流输电核心装备 目前，中国电力科学研究院正逐步开展高压直流输电系统的控制保护技术和直流断路器、光电型电流互感器、直流分压器和穿墙套管等关键设备的核心技术。6.特高压直流技术的主要优点和主要研究的关键问题 特高压直流输电技术的主要优点：可以大容量、长距离输送电能，输送能力大概是500KV系统的4-5 倍;可以大幅降低网损，提高电能传输的经济性;可以节省线路走廊。目前我国电网跨区域输电主要依靠 500KV 交直流线路，在提高输送能力方面受到技术、环保、土地资源等多方面的制

10、约。如果采用特高压电网系统输电就能够适应2000-3000KM 的远距离大容量送电，这样就有利于在资源丰富的地区开发建设 大型电站群，并把电力外送到需要资源的发达地区。特高压直流关键技术的研究是为了掌握特高压直流输电系统的技术特点和特性。通过一系列的专业研究，为线路设计、换流站设计和主要设备设计和制造提供技术依据、技术参数及技术规范，使特高压直流输电工程具备安全稳定、可靠性高、成本合理、具有市场竞争力，同时符合环境保护要求的特性。采用800kV 特高壓直流输电：从技术上看，线路中间无需落点，当直流与交流并列输电的情况下，可利用两端频率调制有效抑制区性低频振荡，提高断面暂（动）稳极限，解决受端电

11、网大短路电流超标问题。从输电能力和稳定性能看，输电稳定性取决于受端电网有效短路比（ESCR）和有效惯性常数（Hdc）以及送端电网结构。从需要注意的关键技术问题看，要注重受端电网静态无功功率平衡和动态无功容量备用及电压稳定性问题，要注重多回直流馈入系统因同时换相失败引起的系统电压安全问题。7.特高压直流可靠性 所有提高常规直流输电可靠性的措施对于提高特高压直流输电的可靠性依然有效，并且要进一步予以加强。主要包括：降低元部件故障率;采取合理的结构设计，如模块化、开放式等;广泛采用冗余的概念，如控制保护系统、水冷系统的并行冗余和晶闸管的串行冗余等;加强设备状态监视和设备自检功能等。针对常规直流工程中

12、存在的问题，如曾经导致直流系统极或者双极停运的站用电系统、换流变本体保护继电器、直流保护系统单元件故障等薄弱环节，在特高压直流输电系统的设计和建设中将采取措施进行改进。此外，还将加强运行维护人员的培训，适当增加易损件的备用。提高特高压直流输电工程可靠性，还可以在设计原则上确保每一个极之间以及每极的各个换流器之间最大程度相互独立，避免相互之间的故障传递。其独立性除了主回路之外，还需要考虑：阀厅布置、供电系统、供水系统、电缆沟、控制保护系统等。8、结束语 发展特高压输电在我国是必要的，在技术上也是可行的。目前国内已有发展特高压输电的较好的技术基础和条件。我国的特高压输电研究从调研国外经验到试验设备的完善，从研究方法到设备的生产都做了大量的工作，打下了很好的基础。目前，国家电网公司武汉高压研究院和中国电力科学研究院已分别建立交、直流特高压试验研究基地，完全具备各项特高压试验的条件和能力，并已进行了各项特高压的专题研究。我国的设计和制造单位通过西北 750kV 输变电示范工程，进一步具备了制造特高压设备的条件和基础。考虑到设备的成熟性，特高压输变电设备在建设初期还可从国外引进。